Рулевые управления автомобилей с гидроусилителем руля

Рулим пальчиками или почему так легко жить с гидроусилителем?

И тема сегодняшней статьи: устройство рулевого управления с гидроусилителем.

Уважаемые коллеги-автолюбители, вряд ли вы будете спорить с тем, что приятно, когда руль машины поворачивается легко, практически одним пальцем.

Что же позволяет превратить тяжело управляемого монстра в послушную ласточку? Есть такое приспособление – гидроусилитель руля!

При управлении автомобиля с гидроусилителем руля возникает чувство полного контроля над авто, а поездка приносит одно удовольствие.

Но так было не всегда. Если среди вас имеются владельцы «классики» от ВАЗ, то они, наверняка, знают, каково это – настоящая физическая работа за рулём.

Давайте разберёмся, что это за зверь, этот гидроусилитель, и с чем его едят.

ГУР: от грузовой техники до легковушек

Гидравлический усилитель рулевого управления (ГУР) – это узел, спрятанный в недрах наших автомобилей, который создаёт дополнительные усилия для поворота колёс, тем самым помогая нам рулить без напряжения мускул.

Несмотря на то, что использование этих устройств на легковых машинах началось примерно с конца 50-х годов прошлого столетия, они ещё долгие десятилетия считались чем-то экзотическим.

Тем не менее, история ГУР уходит корнями даже не в 50-е, всё началось гораздо раньше. Так, первый патент на устройство, напоминающее нынешний гидроусилитель руля был получен аж в 1902 году.

Последующие годы, ознаменованные бурным развитием автопрома, определили нишу, где гидроусилитель чувствовали себя лучше всего и считались наиболее полезными – это грузовая техника.

Первыми попробовали применить этот девайс на легковушках специалисты из Rolls-Royce в 20-х годах, но их инновация тогда так и не прижилась.

В наши дни это звучит, конечно, дико – гидроусилители сейчас являются почти стандартным устройством для всех авто, иногда, правда, уступая место более продвинутым электрогидроусилителям и электроусилителям.

Устройство рулевого управления с гидроусилителем

Как же устроен классический ГУР? Основными элементами любого гидроусилителя являются следующие:

• бачок для рабочей жидкости (как правило, специального масла);
• насос;
• набор соединительных шлангов;
• распределитель;
• гидроцилиндр.

Функционируют все вышеперечисленные детали по такой схеме. Когда Вы едете прямо и не планируете поворот, гидроусилитель уже работает. Если точнее, работает насос, раскручивающийся приводом от коленвала мотора и нагнетающий давление масла в системе.

Как только руль повернулся, за дело принимается распределитель, в недрах которого находится один из важнейших элементов всего ГУР – золотник.

Он двигается синхронно с баранкой и открывает при определённом положении доступ для рабочей жидкости в ту или иную полость гидроцилиндра. Масло, попавшее в него, давит на поршень, связанный с системой тяг рулевого механизма, и происходит поворот колёс.

Как видите, алгоритм работы гидроусилителя довольно прост и понятен. Кстати устройство рулевого управления с гидроусилителем устроено таким образом, чтобы при его поломке, контроль над автомобилем не терялся.

Правда, в этом случае вы прочувствуете все прелести механического типа привода рулевого управления.

И гидроусилитель требует внимания

В завершении несколько слов об уходе за гидроусилителями автомобиля. Как и любой другой механизм, он требует к себе определённого внимания. На самом деле, правил немного, и соблюдая их, Вы однозначно продлите жизнь Вашего авто. Вот основные:

• контроль и замена масла в бачке ГУР (не реже одного раза в два года);
• регулярная замена фильтра в бачке;
• если обнаружили протечку в гидроусилителе – сразу же в сервис;
• регулярная проверка натяжения ремня привода насоса ГУР.

На этом, друзья, мы будем заканчивать наш рассказ о гидравлическом усилителе рулевого управления машин.

Подписывайтесь на блог, и вы гарантированно не пропустите свежие и интересные публикации, посвящённые устройству автотехники.

Источник статьи: http://auto-ru.ru/ustrojstvo-rulevogo-upravleniya-s-gidrousilitelem.html

Гидроусилитель руля автомобиля: назначение, принцип работы, типичные поломки

Гидравлический усилитель руля (сокращенно – ГУР) – неотъемлемая часть современных легковых автомобилей. Она существенно облегчает управление транспортным средством, так как снижает усилие, которое необходимо применять во время вращения рулевого колеса. Поговорим более подробно, что из себя представляет этот узел, как он устроен и какие неисправности чаще всего у него возникают.

Что такое гидроусилитель руля в автомобиле

Гидроусилитель руля представляет собой гидравлическую систему, которая является частью рулевого механизма. Ее назначение – облегчение управления транспортным средством и обеспечение при этом хорошей отзывчивости и так называемой «обратной связи».

Главных функции у гидроусилителя две:

• снижение усилия, которое нужно прикладывать водителю для поворота рулевого колеса;
• снижение уровня вибрации и уменьшение количества толчков, которые передаются с передних колес на рулевое колесо.

Кроме того, устройство делает более безопасным управление автомобилем при проколе шины переднего колеса. В момент прокола или через несколько секунд после него на рулевое колесо поступает сильный рывок или толчок, который может нанести травму рукам автомобилиста.

Впервые систему гидроусиления применили в середине ХХ века на грузовых автомобилях. Ее главной задачей было облегчение вращения руля, так как производить его на тягачах довольно сложно. Со временем система перекочевала и на легковые машины (ранее усилие при повороте увеличивал исключительно редуктор). Сегодня ей оснащено подавляющее большинство автомобилей.

Помимо гидроусилителей существуют также электрические и пневматические. Однако они меньше распространены.

Следует отметить, что при выходе гидроусилителя из строя система рулевого управления продолжает работать, однако руль становится более жестким и чувствительным.

Принцип работы и устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель состоит из следующих конструктивных элементов:

• насос;
• регулятор давления (его функции выполняет электронный блок управления или золотник-распределитель);
• бачок с жидкостью;
• управляющий золотник;
• силовой гидроцилиндр;
• фильтр;
• датчик.

Принцип работы традиционного усилителя выглядит следующим образом:

• При движении автомобиля по прямой линии золотник занимает нейтральное положение, в результате чего все его каналы остаются открытыми и гидравлическая жидкость имеет одинаковое давление во всей системе.
• При повороте руля происходит смещение винта, а вместе с ним золотника. В результате положение его каналов изменяется – один оказывается связанным с насосом, другой – со сливом.
• Одновременно со смещением золотника происходит смещение подшипника, который нажимает на пружину. Это заставляет гайку, связанную с поршнем, накручиваться на винт, в результате чего приходит в движение поршень гидросистемы. Из-за этого давление в ее замкнутой части резко возрастает, что приводит к движению гидроцилиндра и существенно облегчает поворот руля.

При этом в системе постоянно поддерживается высокое рабочее давление, которое находится в диапазоне от 100 до 200 атмосфер. Это обеспечивает насос, который работает от оборотов двигателя, будучи соединен с ним приводным ремнем.

Таким образом гидроусиление работает на старых автомобилях (например, ЗИЛ-130). В современных машинах оно обычно совмещено с электронным блоком управления, который также принимает участие в регулировании давления жидкости.

Также существуют системы, в которых золотник приводится в движение с помощью рейки (например, на автомобилях МАЗ, КрАЗ). В сегодняшних легковых авто такая схема тоже применяется, только рейка в ней обычно совмещена с гидроцилиндром.

Есть и несколько иная система ГУР – гидрообъемное рулевое управление (ГОРУ). В ней ключевую роль играет насос-дозатор, который подает строго определенное количество масла на гидроцилиндр при отклонении руля в ту или иную сторону. Чаще всего ГОРУ устанавливают на трактора и самоходные машины (погрузчики, грейдеры и так далее). Однако изредка его можно встретить и на внедорожниках. Некоторые «умельцы» самостоятельно устанавливают ГОРУ на УАЗ.

Требования к гидроусилителю

Исправный гидроусилитель должен отвечать следующим требованиям:

• поворотный момент на колесе не должен быть слишком велик;
• руль всегда должен самостоятельно возвращаться в нейтральное положение под действием разности давления в различных участках гидросистемы;
• гидроусилитель должен обеспечивать большой угол разворота колес при вращении рулевого колеса;
• гидравлика должна работать бесшумно;
• усилитель должен гасить удары и толчки, которые передаются от колес на руль в результате проезда по неровному дорожному покрытию;
• система обязательно должна позволять полноценно управлять транспортным средством в случае ее поломки;
• время между поворотом руля и срабатыванием системы должно быть минимально возможным;
• поворот колеса должен пропорционально соответствовать повороту руля.

Кроме того, ГУР должен:

• быть надежным и обеспечивать максимально возможную продолжительность работы без возникновения неисправностей;
• быть простым в обслуживании;
• иметь несложное устройство, которое позволяет максимально быстро устранить неисправность или заменить жидкость.
• По популярности
• Сначала дешёвые
• Сначала дорогие
• По рейтингу и цене
• По размеру скидки

Как и когда менять жидкости в ГУР

В теории жидкость можно не менять вообще и использовать ту, которая была заправлена в ГУР на заводе, где было произведено транспортное средство.

На практике все обстоит иначе. Со временем уровень жидкости становится меньше. По этой причине система не может обеспечить надлежащее давление и управлять автомобилем становится труднее. Кроме того, жидкость может:

• засориться;
• изменить свои физические свойства под воздействием высоких температур, которых достигает система.

В таком случае ее требуется менять. Это делают через каждые 10 000 – 20 000 километров пробега (или в среднем один раз в 2 – 3 года).

Обычно объем жидкости при полной замене не превышает 2 – 3 литров. При заправке гидросистемы нужно оставить место для расширения масла во время нагрева. Для этого замеряют 2 уровня жидкости: холодный и горячий. Первый указывает на то, где находится масло при температуре от 0 до 30 градусов Цельсия, а второй – на то, где оно будет находиться при температуре от 50 до 80 градусов Цельсия. Наливают жидкость именно по холодному уровню. Это необходимо, чтобы ей хватило место при расширении от нагрева.

Преимущества и недостатки гидроусилителя рулевого управления

ГУР имеет как преимущества, так и недостатки. К плюсам системы можно отнести следующие.

• значительное облегчение поворота рулевого колеса;
• уменьшение числа витков руля, которое необходимо для выполнения поворота;
• смягчение толчков и ударов, поступающих с колес.

А вот основные минусы ГУР.

• Отъем мощности у двигателя. Часто мощности мотора уходит на приводной ремень, который обеспечивает работы насоса. Из-за этого тяга становится хуже (хотя и не на много).
• Увеличение расхода топлива. Этот минус вытекает из первого. Любой дополнительный агрегат, приводящийся в движение двигателем, требует дополнительного расхода горючего.

Третий минус касается ГУРов, которые не регулируются с помощью электронного блока управления (а такие до сих пор часто встречаются на многих моделях автомобилей эконом-класса). Поскольку уровень давления в системе напрямую зависит от оборотов мотора, то на малой скорости руль вращать значительно труднее, чем на большой. Это нужно учитывать при управлении транспортным средством, так как привычный поворот при движении на скорости может привести к попаданию в кювет.

Возможные неисправности ГУР

О неисправностях системы могут свидетельствовать следующие признаки:

• тугой поворот рулевого колеса;
• шум при поворотах;
• вибрация и толчки на руле;
• плохая отзывчивость управляемых колес.

Чаще всего в ГУР происходят следующие поломки.

• Ослабление или износ приводного ремня гидронасоса. «Лечится» заменой на новый. О поломке свидетельствуют обратные толчки при поворотах на руле, необходимость прикладывать более серьезное усилие.
• Поломка насоса. Устраняют проблему с помощью ремонта или полной замены детали. О ней свидетельствует затруднительный поворот руля из нейтрального положения или более тяжелое вращение в какую-либо одну из сторон. Например, если сломались сальники, достаточно их заменить. Если насос по каким-либо причинам получил механические повреждения, придется менять его целиком.
• Наличие воздуха в системе. «Лечится» полной заменой жидкости. О проблеме может свидетельствовать более тугой руль или сильная отзывчивость на толчки и вибрацию.
• Недостаточный уровень масла. Устраняется дозаправкой бачка. Также проблема может быть вызвана утечкой на одном из участков системы или самопроизвольным сбросом давления с помощью редукционного клапана. В таком случае автомобиль потребует более серьезного ремонта. Он заключается в регулировке или замене клапана, восстановлении целостности гидросистемы.

Заключение

Гидравлический усилитель руля – это расшифровка аббревиатуры ГУР, которую слышали даже начинающие водители. Он представляет собой устройство, значительно облегчающее поворот рулевого колеса и гасящее толчки, которые передаются с дорожного покрытия. Даже при наличии ГУР транспортного средства должно продолжать работать в случае ее поломки. О ней может свидетельствовать шум при повороте, ухудшение управления, необходимость приложить больше усилий к рулю.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5aaa8710256d5c571b5de1c6/gidrousilitel-rulia-avtomobilia-naznachenie-princip-raboty-tipichnye-polomki-5ede0e7bf7ccae3c3f4ad565

Устройство гидроусилителя руля

Сейчас практически все выпускаемые автомобили комплектуются гидравлическим усилителем рулевого управления (аббр. ГУР). Этот механизм позволяет значительно снизить усилие водителя на рулевое колесо при управлении авто, тем самым сделать вождение более комфортабельным.

Изначально ГУР устанавливался исключительно на грузовые авто и спецтехнику, поскольку сопротивления при изменении положения колес, особенно на малых скоростях движения на такой технике – очень большое, водитель попросту не мог повернуть управляемые колеса, не приложив значительного усилия.

Сейчас же ГУР устанавливается и на легковые авто. По-большому счету на легковушках требуемое усилие для поворота колес невелико и управление машиной, не укомплектованной ГУР, сложностей не вызывает. То есть, как бы этот механизм особо и не нужен, но у него есть одно очень положительное качество, благодаря чему, в большей части, усилитель и получил распространение на легковых авто. Сводится оно к тому, что ГУР позволяет сохранить прямолинейное движение автомобиля при взрыве шины ведущей оси, не забываем и о стремлении человека к максимальному комфорту.

Составные части усилителя. Виды ГУР

В общем, основной задачей усилителя на легковом авто является повышение безопасности, а уже потом только – обеспечение комфортабельности.

Устройство гидроусилителя руля включает в себя несколько основных составных элементов:

• насос;
• распределитель;
• силовой цилиндр;
• соединительные трубопроводы.

На технике использовалось два типа гидроусилителей:

1. Комбинированный (интегрированный).
2. Раздельный.

Комбинированный тип отличается тем, что распределитель и цилиндр интегрированы в рулевой механизм, что позволяет в значительной мере уменьшить металлоемкость конструкции и сделать ее более компактной. Благодаря этому он получил широкое распространение, в том числе и на легковых авто.

Раздельный тип применялся на ряде грузовых авто. Его особенность заключена в том, что силовой цилиндр – отдельный элемент, взаимодействующий с приводом рулевого управления. Но из-за такого решения, конструкция ГУР получилась более громоздкой, поэтому на легковых авто она не используется.

Насос

Из названия усилителя понятно, что основным рабочим элементом в этом механизме является жидкость. Поскольку она несжимаема, то при создании давления можно получить усилие, которое и будет выполнять требуемую функцию.

И давление это создается насосом. В более простой схеме механизма насос имеет ременной привод от коленчатого вала. Этот элемент конструкции может быть шестеренчатым (менее распространенный тип) или роторным (он же лопастной). Чаще всего на авто используется второй вариант.

Устройство насоса гидроусилителя роторного типа очень простое. Основными его элементами являются корпус с подающим и выходным штуцерами и вал, на одном конце которого установлен приводной шкив, а на другом – ротор с лопастями. Этот ротор располагается в камере особой формы — статоре (его роль выполняет корпус). За счет этой формы статора и обеспечивается нагнетание жидкости, которая затем подается на выходной штуцер, ведущий на распределитель.

Лопастной насос гидроусилителя

Недостатком насоса, приводимого от коленчатого вала, является изменение создаваемого давления в зависимости от оборотов мотора. Из-за этого создаваемое ГУРом усилие на малых оборотах является недостаточным, а на высоких – чрезмерным, что приводит к появлению такого эффекта, как «пустой руль» («обратная связь» рулевого управления – отсутствует, поэтому информативность рулевого управления очень мала).

Принцип работы шестеренчатого и роторного насосов

Чтобы устранить этот недостаток, в устройство насоса гидроусилителя включен регулятор давления, поддерживающий его в заданном значении. Функционирует он очень просто – при превышении давления, регулятор, смещаясь, открывает перепускной канал между подающим и выводным каналами и часть давления сбрасывается.

Распределитель

Жидкость под давлением, созданным насосом, подается на распределитель. В задачу этого составного элемента входит распределение потока жидкости в зависимости от положения рулевого управления. Наибольшее распространение на легковых авто получил золотниковый распределитель поворотного типа. Этот узел является промежуточным звеном между валом колонки и шестерней рулевого механизма.

Устройство распределителя рейки

Состоит распределитель из двух элементов – вала и поворотного золотника. Эти элементы насажены на торсион, который соединяет между собой вал колонки и шестерню.

К распределителю подходит подающий штуцер от насоса, обратка (по ней жидкость возвращается снова в насос) и два вывода, ведущих на силовой цилиндр.

Схема работы распределителя

Суть работы распределителя такая: при вращении руля сопротивление, идущее от колес, приводит к скручиванию торсиона, что в свою очередь обеспечивает проворот золотника относительно вала распределителя. Из-за этого одни каналы открываются, а вторые закрываются, то есть, происходит перераспределение потока жидкости.

Цилиндр

Силовой цилиндр выполняет роль исполнительного элемента. В комбинированном типе ГУР он полностью интегрирован в рулевой механизм. В качестве поршня выступает рулевая рейка, на которой дополнительно имеется шайба с уплотнителями, а цилиндра – корпус. Поршень делит цилиндр на две камеры, соединенных трубопроводами с распределителем.

Принцип работы

А теперь о том, как это все взаимодействует между собой. ГУР является герметичным механизмом и жидкость в нем циркулирует по кругу. Но при определенных режимах количество жидкости меняется, поэтому такие перепады компенсируются за счет расширительного бачка (он же и заправочный). Обычно этот бачок располагается на насосе, но может быть и вынесенным.

В целом у ГУР есть два режима работы:

• Прямолинейное движение. В таком режиме золотник соединяет все подходящие к нему каналы. Жидкость в распределителе сразу подается в обратку и возвращается в насос. Также часть ее подается в обе камеры силового цилиндра, обеспечивая равное давление в них;
• Поворот. При вращении руля торсион скручивается, что приводит к смещению золотника относительно вала. Для примера, рассмотрим действие механизма при повороте направо. Итак, золотник провернулся, из-за чего соединяются подающий канал и ведущий на правую камеру гидроцилиндра. При этом левая камера соединяется с обраткой. Поток жидкости в правой камере начинает давить на поршень, из-за чего увеличивается усилие. Из левой же камеры, чтобы не возникло сопротивления давлению, жидкость перетекает через распределитель и поступает в насос. При этом, если руль повернут не до упора, а лишь частично и оставить в таком положении, торсион раскрутиться. Это приведет к возврату золотника в исходное положение – соединение всех каналов и давление в камерах силового цилиндра выровняется, но уже с учетом текущего положения рейки вместе с поршнем.

Схема работы системы гидроусилителя с клапаном Servotronic (стандартные системы отличаются только отсутствием ограничительного клапана и Servotronic)

При повороте налево работа распределителя противоположна описанной. То есть, жидкость под давлением подается в левую камеру цилиндра. Как видно, основная работа у ГУР лежит на распределителе.

Положительные и отрицательные качества

Часть положительных качеств использования гидроусилителя в конструкции рулевого управления уже перечислены, но есть и другие. В целом, к достоинствам можно отнести:

• Повышение безопасности (ГУР позволяет удержать автомобиль при взрыве шины по время движения);
• Снижение усилия, требуемого для совершения или удержания маневра;
• Изменение передаточного числа рулевого механизма (для поворота колес на определенный угол требуется меньше вращать руль, чем в механизме без ГУР);
• Комфортабельность управления авто.

Недостатков же у усилителя меньше, но они достаточно существенны:

• ГУР – это дополнительный механизм, причем конструктивно сложный и требует обслуживания;
• Некоторые элементы очень чувствительны к загрязняющим частицам, поэтому нарушение эксплуатации может привести к поломке;
• Насос с приводом от коленчатого вала «забирает на себя» часть мощности мотора;
• Усилитель работает только при заведенном моторе.

Стоит отметить, что благодаря установке распределителя в рулевой механизм возможно продолжать движение даже в случае выхода из строя одного из элементов ГУР или разгерметизации. Торсион в любом случае будет передавать вращение от вала колонки на шестерню механизма, поэтому управление у авто сохраниться, но усилие на руле возрастет.

Еще одним недостатком такого механизма является зависимость от оборотов коленчатого вала. Решение этой проблемы, и следующим этапом развития ГУР стал электрогидравлический усилитель.

Его особенность заключается в том, что привод осуществляется от отдельного электромотора, который входит в конструкцию насоса. Это позволяет не только поддерживать давление в требуемом значении при всех режимах работы мотора, но еще и обеспечить работу ГУР даже при незаведенном двигателе.

Дополнительно электрогидравлический усилитель управляется ЭБУ. То есть, механизм подстраивается под конкретные условия движения, создавая оптимальное усилие на руле и обеспечивая точную передачу информации – «обратную связь». Для этого ЭБУ собирает данные от ряда датчиков, на основе которых он осуществляет управление насосом и распределителем.

Несмотря на то, что гидроусилитель конструктивно значительно сложнее, чем иной тип усилителя – электрический, благодаря обеспечению «обратной связи» он является более предпочтительным, поэтому он чаще и используется.

Источник статьи: http://autoleek.ru/hodovaja-chast/rulevoe-upravlenie/ustrojstvo-gidrousilitelya-rulya.html